JP3105900U - 無電極ランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光出力を安定化させ、点滅使用が可能な無電極ランプ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 マイクロ波で無電極ランプを励起させて発光させる無電極ランプ装置において、マグネトロン７で発生したマイクロ波を伝達する導波管６と、その導波管６から伝達されたマイクロ波を共振させて電界を発生させるマイクロ波共振器２とを、一体に成形したことを特徴とする。
また、前記無電極ランプ装置のマグネトロン出力アンテナの先端部８ａを、アルミナが９２重量％以上であるセラミック材料からなる半球形としたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本考案は、マイクロ波で無電極ランプを励起させて発光させる無電極ランプ装置に係り、特に、大出力の無電極ランプ装置に関する。

一般に、無電極ランプ装置は、マイクロ波で無電極ランプを励起させて発光させるものであり、主な構成要素として、無電極ランプと、マイクロ波共振器と、集光ミラーと、導波管と、マグネトロンとを備えている。前記構成要素の導波管とマイクロ波共振器は、それぞれ別体に成形され、両者はねじなどで接合されている。

前記構成要素のうち、マグネトロンは、このマグネトロンで発生したマイクロ波を外部に放射するマグネトロン出力アンテナ部を備える。そして、そのマグネトロン出力アンテナ部は、アルミナを主材料とするセラミックの中空管である。このアルミナは、白色もしくは象牙色であり、汚れが付き易い性質を有する。そこで、マグネトロン出力アンテナ部を構成するセラミックは、汚れを目立たなくするために、酸化鉄などを混入してあらかじめ着色したアルミナ材料が用いられている。

前記マグネトロン出力アンテナ部は、大出力で使用すると、当該マグネトロン出力アンテナ部の温度が急激に上昇し、熱歪を生じて破損する場合がある。このマグネトロン出力アンテナ部の破損は、無電極ランプを立ち上げる際に顕著に発生する。そして、その破損の原因は、無電極ランプを立ち上げる際に、無電極ランプに封入されている発光材料が十分に気化していないため、照射されたマイクロ波が無電極ランプに吸収されずに反射波としてマグネトロン出力アンテナ部に戻り、その反射波でマグネトロン出力アンテナ部が自己加熱されるためである。そこで従来、マグネトロン出力アンテナ部の破損防止のために、無電極ランプ装置からの光をワークなどに照射しない時でも無電極ランプを点灯させて常時発光媒体を気化させたものや、マグネトロンを駆動させる電力を除々に増加させるソフトスタート手段を備えて反射波の発生を制御した無電極ランプ装置も開発されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−６８４９０号公報（段落００１６〜００１７，００２３、図１，図３）

しかしながら、従来の無電極ランプ装置が導波管とマイクロ波共振器とをそれぞれ別体に成形していることが、無電極ランプ装置ごとの光出力のばらつきや、光出力の経時的な低下の原因であることが判明した。これらの現象は、導波管とマイクロ波共振器の接合部分がマイクロ波の電場で放電し、またはマイクロ波の漏れが発生して、マイクロ波エネルギーが損失するために生じると推定される。なお、前記無電極ランプ装置ごとの光出力のばらつきや、光出力の経時的な低下は、大出力の無電極ランプ装置の場合に顕著になる。

一方、マグネトロン出力アンテナ部の破損を防止するために、常時発光媒体を気化させる従来の無電極ランプ装置は、ワークなどに光を照射しない時でも無電極ランプを点灯させるために省エネ使用に反する。また、マグネトロンを駆動させる電力を除々に増加させるソフトスタート手段を備える従来の無電極ランプ装置は、別途マグネトロン駆動制御回路を備えるために制御機構が複雑になる。

さらに、従来の無電極ランプ装置で発生するマグネトロン出力アンテナ部の急激な温度上昇は、マグネトロン出力アンテナ部を構成するセラミックに、着色のために混入した酸化鉄などがマイクロ波で発熱するために生じることが判明した。

そこで、本考案では、前記した問題を解決し、光出力を安定化させ、点滅使用が可能な無電極ランプ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る考案では、マイクロ波で無電極ランプを励起させて発光させる無電極ランプ装置において、マイクロ波を発生するマグネトロンと、このマグネトロンで発生したマイクロ波を伝達する導波管およびこの導波管から伝達されたマイクロ波を共振させて電界を発生させるマイクロ波共振器とからなる筐体と、このマイクロ波共振器で発生した電界を発光材料が吸収して発光する無電極ランプと、この無電極ランプで発生した光を反射して集光させる集光ミラーとを備え、前記筐体を一体に成形したものである。

また、請求項２に係る考案では、アルミナが９２重量％以上であるセラミック材料からなるマグネトロン出力アンテナの先端部を、半球形としたものである。

請求項１に係る考案によれば、無電極ランプ装置ごとの光出力のばらつきや、光出力の経時的な低下を低減できるために、光出力の安定が図れる。

また、請求項２に係る考案によれば、無電極ランプ装置の立ち上げ時に発生するマグネトロン出力アンテナの破損を防止できるために、無電極ランプ装置の点滅使用が可能になる。

次に、本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本考案に係る無電極ランプ装置の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の無電極ランプ装置は、無電極ランプ１と、マイクロ波共振器２と、集光ミラー５と、導波管６，６と、マグネトロン７，７と、冷却ファン９と、アンテナ１２，１２とを備えている。

無電極ランプ１は、石英などで成形された筒形のガラス管であり、その内部に水銀などの発光材料を封入し、マイクロ波共振器２内に固定されている。前記マイクロ波共振器２は、アルミニウムで成形された箱形であり、光照射側に開口した空洞壁３と、この空洞壁３の開口面２ａに配設されたマイクロ波反射メッシュ４とで構成されている。

集光ミラー５は、断面形状が半楕円形の半割り筒形凹面鏡であり、マイクロ波を透過する硬質ガラスで成形されている。また、集光ミラー５は、前記無電極ランプ１で発生した光を反射して集光させ、その光を前記マイクロ波共振器の開口面２ａへ導くように、マイクロ波共振器２内に配設されている。

導波管６，６は、アルミニウムで成形された中空管である。前記導波管６，６は、その導波管の一端部６ａと、前記マイクロ波共振器の閉口面２ｂとで、後記するアンテナ貫通穴１３を介して接合されている。なお、導波管６，６とマイクロ波共振器２の接合部分で発生するマイクロ波の電場の放電、またはマイクロ波の漏れを防止するために、前記導波管６，６とマイクロ波共振器２とは、連続して一体に成形されている。

マグネトロン７，７は、このマグネトロンで発生したマイクロ波を導波管６，６に放射するマグネトロン出力アンテナ部８，８を備える。前記マグネトロン７，７は、マグネトロン出力アンテナ部８，８を前記導波管の他端部６ｂ，６ｂに挿設した状態で固定されている。

マグネトロン出力アンテナ部８は、セラミックで成形された中空管であり、その先端部８ａが半球形に成形されている。前記マグネトロン出力アンテナ部８は、その内部に図示しないアンテナリードを内包し、マグネトロン７の一側面に延設されている。前記マグネトロン出力アンテナ部８を成形するセラミックは、アルミナが９２重量％以上であるセラミック材料である。前記セラミック材料は、アルミナ含量を９２重量％以上にしたことでセラミックの誘電体損失を小さくできるために、ランプ立ち上げ時に発生するマグネトロン出力アンテナ部８の急激な温度上昇を抑制できる。また、マグネトロン出力アンテナ部の先端部８ａの形状を半球形としたことにより、応力の集中を防ぎ、加熱により生じる歪みに起因するセラミック部の破損を防止できる。その結果として、無電極ランプ装置の点滅使用が可能になる。

冷却ファン９は、前記導波管６，６の上方に配設されている。また、通風穴１０とランプ冷却用ノズル１１は、冷却ファン９から送出された冷却風を無電極ランプ１の表面に吹き付けるように、通風穴１０が導波管６，６に形成され、ランプ冷却用ノズル１１がマイクロ波共振器の閉口面２ｂと集光ミラー５の凹部を貫通して配設されている。

マイクロ波共振器２にマイクロ波を放射するアンテナ１２，１２は、前記導波管の端部６ａ，６ａからマイクロ波共振器２に延設されている。前記アンテナ１２，１２は、その一部を無電極ランプ１と集光ミラー５に平行して配置され、その一端が空洞壁３に接続され、他端がアンテナ貫通穴１３，１４を貫通して導波管６，６内に固定されている。なお、アンテナ１２を設けないように構成することも可能である。上述した各構成要素は、灯具１５に収容されている。

以上のように構成された無電極ランプ装置において、マグネトロン７で発生したマイクロ波は、マグネトロン出力アンテナ部８から導波管６に放射される。導波管６に放射されたマイクロ波は、導波管６を伝わり、アンテナ１２からマイクロ波共振器２に放射される。アンテナ１２から放射されたマイクロ波は、マイクロ波共振器２で反射し、無電極ランプ１内に封入された水銀などを励起してプラズマを発生させる。無電極ランプ１内でプラズマが発生すると、無電極ランプ１から紫外線を含む光が放射される。この光は、集光ミラー５で反射して、マイクロ波共振器の開口面２ａの下方にある集光面ＦＰ（図２参照）に集束する。

図２は図１のＡ−Ａ線斜視方向から見た無電極ランプ装置の断面図である。前記のとお
り、導波管６とマイクロ波共振器２とは、導波管の一端部６ａとマイクロ波共振器の開口面２ａと反対の閉口面２ｂとで連続して一体に成形されており、例えば、アルミニウム鋳造で一体に成型されている。前記のように一体に成型することで、導波管６とマイクロ波共振器２の接合部分で発生するマイクロ波の電場の放電、またはマイクロ波の漏れを防止することができる。その結果、無電極ランプ装置ごとの光出力のばらつきや、光出力の経時的な低下を低減でき、光出力の安定化が図れる。

以上、本考案の実施形態について説明したが、本考案は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、導波管６とマイクロ波共振器２とをアルミニウム鋳造で一体に成型したが、その材質はアルミニウムに限定されるものではなく、マイクロ波を反射させるものを適用することができる。また、その製造方法も鋳造に限定されず、例えば、プレス加工なども適用することができる。

本考案に係る無電極ランプ装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ線斜視方向から見た無電極ランプ装置の断面図である。

符号の説明

１ 無電極ランプ
２ マイクロ波共振器
３ 空洞壁
４ マイクロ波反射メッシュ
５ 集光ミラー
６ 導波管
７ マグネトロン
８ マグネトロン出力アンテナ部
９ 冷却ファン
１０ 通風穴
１１ ランプ冷却用ノズル
１２ アンテナ
１３，１４ アンテナ貫通穴
１５ 灯具

Claims (2)

1. マイクロ波で無電極ランプを励起させて発光させる無電極ランプ装置において、
   マイクロ波を発生するマグネトロンと、
   前記マグネトロンで発生したマイクロ波を伝達する導波管および前記導波管から伝達されたマイクロ波を共振させて電界を発生させるマイクロ波共振器とからなる筐体と、
   前記マイクロ波共振器で発生した電界を発光材料が吸収して発光する無電極ランプと、
   前記無電極ランプで発生した光を反射して集光させる集光ミラーとを備え、
   前記筐体が前記導波管および前記マイクロ波共振器とを一体に成形したことを特徴とする無電極ランプ装置。
2. アルミナが９２重量％以上であるセラミック材料からなるマグネトロン出力アンテナの先端部が、半球形であることを特徴とする請求項１に記載の無電極ランプ装置。
   

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